Auswirkungen von hypoxischem wiederholtem Sprinttraining auf die Leistung bei Normoxie bei männlichen und weiblichen Athleten (RSHwomen)

Es wird ein einzelnes blindes, paralleles, geschlechtsvergleichendes, randomisiertes, kontrolliertes Studiendesign verwendet, und die Methodik dieser Studie basiert auf einem zuvor angewendeten erfolgreichen Protokoll für Männer. Die Teilnehmer (Männer und Frauen) werden nach dem Zufallsprinzip entweder der Kontrollgruppe (wiederholtes Sprinttraining bei Normoxie; RSN) oder der Interventionsgruppe (wiederholtes Sprinttrainingsgruppe bei Hypoxie; RSH) zugeteilt, was insgesamt vier Gruppen ergibt (weibliche RSN und RSH ; Rüden RSN und RSH). Aufgrund der großen Anzahl erforderlicher Teilnehmer wird das Experiment in zwei Studien aufgeteilt: RSN wird in Studie 1 und RSH in Studie 2 durchgeführt Hypoxie, 2x/Woche, und zwei Testsitzungen vor (Woche -2/-1, Vortest) und nach (Woche 8/9, Nachtest) der Trainingsperiode. Während der Testsitzungen führen die Teilnehmer die folgenden Trainingsleistungstests und -messungen bei Normoxie durch: Beurteilung der Körperzusammensetzung durch DEXA (Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie) und Hautfaltenmessungen, VO2max-Test, Blutentnahme im Ruhezustand zur Messung der Hämoglobin- und Östrogenkonzentrationen und des Hämatokrits , Bestimmung der Hämoglobinmasse, wiederholter Sprintfähigkeitstest (RSA) und Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)-Messung für die Muskeloxygenierung und 30-s-Wingate-Test. Blutlaktat wird in Ruhe vor und unmittelbar nach den folgenden Trainingsleistungstests gemessen: RSA und Wingate.

Vorläufiger Besuch:

In der Woche vor dem Vortest werden die Teilnehmer durch ein medizinisches Screening und das Ausfüllen von Fragebögen (medizinisches Screening und Fragebögen zu körperlicher Aktivität/Lebensstil) auf ihre Eignung geprüft, nachdem sie die Einverständniserklärung im Zusammenhang mit dem Vortest unterzeichnet haben. Wenn sie geeignet sind und dennoch an der Studie teilnehmen möchten, unterzeichnen die Teilnehmer die Einverständniserklärung in Bezug auf die Studie und werden mit allen experimentellen Verfahren vertraut gemacht.

Betreutes Training:

Die Teilnehmer absolvieren 7 Wochen lang wiederholtes Sprinttraining auf dem Rad (2x/Woche), beginnend in der Woche nach dem Vortest und endend in der Woche vor dem Nachtest. Die Trainingseinheiten finden in einer hypoxischen Kammer statt, die aus einem im Labor gebauten Kompressor besteht. Der eingeatmete Sauerstoffanteil (FiO2) wird für RSH und RSN auf 14,6 % und 20,9 % eingestellt, um eine Höhe von 3000 m bzw. 300 m zu simulieren. Um die Höhe zu blenden, wird das Kompressorsystem auch für RSN betrieben, jedoch mit einem normoxischen Luftstrom in die Kammer. Die Temperatur in der Kammer wird während des gesamten Trainingsprogramms konstant gehalten.

Die Trainingseinheiten bestehen aus einem 10-minütigen Aufwärmen bei 50 % der VO2max jedes Teilnehmers, gefolgt von 3 Sätzen von 5 x 10 Sekunden dauernden, wiederholten Sprints auf dem Fahrradergometer. Die Anzahl der Sätze wird in Woche 7 auf zwei reduziert. Die Teilnehmer werden angewiesen, während jedes Sprints zu versuchen, die maximale Leistungsabgabe zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Eine aktive Erholung bei 30 % der VO2max ist für 20 Sekunden zwischen den Sprints und für 5 Minuten zwischen den Sätzen erlaubt. Das Training endet mit einem 10-minütigen Cooldown bei 30 % VO2max. Während der Sprints wird ein individuelles festes Drehmoment von 0,7 Nm/kg verwendet, das in Woche 7 auf 0,5 Nm/kg reduziert wird. Leistung und Herzfrequenz werden während jeder Trainingseinheit aufgezeichnet. Allen Teilnehmern wird Wasser zur Verfügung gestellt, um eine angemessene Flüssigkeitszufuhr während des Trainings zu gewährleisten. Nach jeder Sitzung werden die Teilnehmer gebeten, ihre wahrgenommene Anstrengung (RPE, Borg-Skala, 6-20) und das Schmerzniveau in den Beinen (kontinuierliche visuelle Analogskala, VAS) anzugeben. Zwischen den beiden wöchentlichen Sitzungen wird mindestens ein Ruhetag eingelegt, um eine optimale Erholung zu gewährleisten. Die Teilnehmer werden gebeten, ihr übliches Training außerhalb des Labors fortzusetzen und ein Trainingstagebuch zu führen.

Vor- und Nachtest:

Jede Pre- und Post-Test Session besteht aus zwei Tagen. Die Teilnehmer werden gebeten, in den drei Tagen vor jeder Testsitzung ein Ernährungstagebuch zu führen und ihre Ernährung so weit wie möglich zu reproduzieren. Sie werden auch angewiesen, in den 24 Stunden vor jedem Test auf Alkohol- und Koffeinkonsum und in den 48 Stunden davor auf schwere körperliche Betätigung zu verzichten. Den Teilnehmern wird empfohlen, vor den Tests eine Standardmahlzeit zu sich zu nehmen. Während der Tests wird allen Teilnehmern Leitungswasser ad libitum zur Verfügung gestellt.

Am Testtag 1 werden Körpergewicht und -größe gemessen, und die Körperzusammensetzung wird mithilfe von DEXA-Scans (Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie) und Hautfaltenmessungen beurteilt. Zur Messung der Hämoglobin- und Östrogenkonzentration sowie des Hämatokritwerts wird in Ruhe aus der Antekubitalvene eine Blutprobe entnommen. Auch der Östrogenspiegel wird gemessen, um sicherzustellen, dass die Teilnehmerinnen (trotz Pille) an den Testtagen keinen Eisprung haben. Die Teilnehmer führen dann einen maximalen inkrementellen Belastungstest durch, um die aerobe Leistung (VO2max) zu beurteilen. Eine Stunde nach dem Test wird die Hämoglobinmasse nach der CO-Rückatmungsmethode bestimmt.

Am Testtag 2 führen die Teilnehmer einen RSA-Test und einen Wingate-Test durch. Die Blutlaktatkonzentration wird aus einer Ohrläppchenprobe von 5 ul im Ruhezustand vor jedem Test und dann unmittelbar nach und 2, 4 und 6 Minuten nach den Belastungstests, d. h. RSA- und Wingate-Tests, gemessen.

Bei allen Leistungstests nutzen die Teilnehmer das Fahrradergometer. Die Sitz- und Lenkerpositionen werden für jeden Teilnehmer angepasst und für alle Tests reproduziert. Während der RSA- und Wingate-Tests zeichnen die Ermittler die Herzfrequenz, die maximale und durchschnittliche Leistungsabgabe und die Trittfrequenz auf. Nach jedem Test werden die Teilnehmer gebeten, ihre RPE und VAS anzugeben.

Vor- und Nachtest werden in genau der gleichen Reihenfolge in Normoxie im gut belüfteten Labor bei einer konstanten Temperatur von ~ 18 o C durchgeführt.

VO2max-Test

Nach der Blutentnahme an Tag 1 führen die Teilnehmer einen VO2max-Test durch. Die Startlast für den Test wird auf 1,2 W/kg LBM eingestellt und bis zur Erschöpfung alle 2 min um 0,6 W/kg LBM erhöht. Der Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidproduktion werden während des gesamten Tests mit einem Gasaustauschanalysator gemessen, und der maximale Sauerstoffverbrauch (VO2max) wird bestimmt. Während des Tests wird auch die Herzfrequenz aufgezeichnet. Nach Abschluss des Tests werden die Teilnehmer gebeten, ihre RPE und VAS anzugeben.

Wiederholter Sprintfähigkeitstest

Am Testtag 2 kommen die Teilnehmer im Labor an und es wird eine Basismessung (3 Minuten) der Muskeloxygenierung des rechten Vastus lateralis in sitzender Position mit der NIRS-Methode durchgeführt. Dann führen die Teilnehmer ein 10-minütiges Aufwärmen bei 50 % ihres VO2max durch, einschließlich zweier 5-Sekunden-Sprints mit vollem Einsatz gegen ein festes Drehmoment von 0,8 Nm/kg. Nach dem Aufwärmen wird eine weitere NIRS-Messung in Ruhe durchgeführt. Die Teilnehmer beginnen dann, 20 Sekunden lang bei 30 % VO2max in die Pedale zu treten, bevor sie den RSA-Test durchführen. Der Test besteht aus 10-sekündigen All-Out-Sprints gegen ein festes Drehmoment von 0,8 Nm/kg mit einer 20-sekündigen aktiven Erholung nach jedem Sprint bei 30 % VO2max. Die Teilnehmer werden angewiesen, während jedes Sprints des Tests zu versuchen, die maximale Leistungsabgabe zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Sie werden auch stark verbal ermutigt und angewiesen, so viele Sprints wie möglich bis zur willentlichen Erschöpfung durchzuführen. Es werden keine Angaben zur Anzahl der absolvierten Sprints gemacht. Eine minimale Trittfrequenz von 70 U/min für mehr als 5 s während eines Sprints ist ein Kriterium, um den Test abzubrechen. Nach Abschluss des Tests folgt eine 10-minütige Abkühlung bei 30 % VO2max.

NIRS

Änderungen der Muskeloxygenierung werden während des RSA-Tests durch die NIRS-Technik gemessen, wobei der Unterschied in den Absorptionseigenschaften von Licht zwischen 760 und 850 nm verwendet wird. Die Hautfalte wird mit einem Messschieber gemessen, um zu bestätigen, dass der Abstand zwischen dem NIRS-Gerät und dem Muskel nicht mehr als 16 mm beträgt. Der Apparat wird dann mit einem großen Verband am Vastus lateralis des rechten Beins fixiert, um Störungen durch Fremdlicht und Verlust von durchgelassenem Licht aus dem Untersuchungsfeld zu vermeiden.

Die Konzentrationen für Oxyhämoglobin ([O2Hb]), Desoxyhämoglobin ([HHb]) und Gesamthämoglobin/Myoglobin ([tHb]) werden bestimmt. Amplituden während der folgenden Sprints und der Durchschnittswert für alle Sprints während des gesamten RSA-Tests (d. h. Δ[HHb]av und Δ[tHb]av) werden berechnet. Dieselbe Analyse wird während der aufeinanderfolgenden Erholungsphasen durchgeführt. Darüber hinaus wird Δ[tHb]/Leistung als Verhältnis zwischen Δ[tHb] und mittlerer Leistung für jeden Sprint als Index der Durchblutung relativ zur Intensität jedes Sprints berechnet.

Messung der Hämoglobinmasse

Für diese Messung werden 7 Blutproben von etwa 70 ul an der Fingerbeere entnommen, 5 vor der CO-Inhalation und 2 danach. Die CO-Rückatmungsmethode besteht in der Inhalation einer geringen Menge CO (1 m/kg Körpergewicht) gemischt mit Sauerstoff. CO hat eine hohe Affinität zu Hämoglobin und bindet bevorzugt an letzteres. Zur Messung der Gesamthämoglobinmasse wird der an Hämoglobin gebundene CO-Anteil (ABL90 Flex, Radiometer) vor und nach der Inhalation des Mischgases (Sauerstoff + CO) sowie die CO-Konzentration in der ausgeatmeten Luft (CO-Meter) ausgewertet , Dräger).

30 s Wingate-Test

Eine Stunde nach dem RSA-Test führen die Teilnehmer ein 10-minütiges Aufwärmen auf dem Fahrradergometer bei 30 % ihres VO2max durch, einschließlich zwei 5-s-Sprints mit einer Testbelastung. Dann absolvieren sie eine maximale Radfahrübung von 30 Sekunden mit einem Widerstand, der auf 7,5 % des Körpergewichts des Teilnehmers (0,075 kg/kg Körpergewicht) eingestellt ist. Die Teilnehmer werden gebeten, während des gesamten Tests zu versuchen, die höchstmögliche Kraft zu erzeugen, und erhalten starke verbale Ermutigung. Es folgt eine 10-minütige Abkühlung.

Die Ermittler gleichen die männlichen und weiblichen Teilnehmer so genau wie möglich für die Sprintleistung ab, die während des RSA-Tests des Vortests aufgezeichnet wurde. Die durchschnittliche Leistung der beiden besten Sprints wird in Watt berechnet und dann in Joule pro Kilogramm fettfreier Körpermasse (LBM) ausgedrückt. Darüber hinaus werden die Ermittler die Teilnehmer für VO2max im Verhältnis zu LBM abgleichen, die während des inkrementellen Tests des Vortests aufgezeichnet wurden.